HXD3D型电力机车-铁道出版社

铁路科技图书出版基金资助出版

和谐型交流传动机车技术丛书

HXD3D型电力机车

《和谐型交流传动机车技术丛书》编委会著

中国铁道出版社有限公司

年北京

2021·

内容简介

本书为和谐型交流传动机车技术丛书之一全书共分十二章分别为型电力

《》。,HXD3D

机车概述机车总体牵引电传动系统高压电器辅助电气系统通风冷却系统微机网络控

,,,,,、,

制系统制动系统车体转向架车载安全监测设备机车使用与维护

,,,,,。

本书可作为从事和谐系列交流传动机车运用检修维护的专业人员和技术管理人员的学

、、

习培训教材也可作为大专院校科研院所的学习参考资料

,、。

图书在版编目(CIP)数据

型电力机车和谐型交流传动机车技术丛书

HXD3D/《》

编委会著北京中国铁道出版社有限公司

.—:,2021.1

和谐型交流传动机车技术丛书

()

ISBN978-7-113-27463-4

和交流电力机车基本知识

Ⅰ.①H…Ⅱ.①…Ⅲ.①-

Ⅳ.①U264.2

中国版本图书馆数据核字第号

CIP(2020)244561

和谐型交流传动机车技术丛书

书名:

HXD3D型电力机车

作者:和谐型交流传动机车技术丛书编委会

《》

策划编辑:王明容编辑部电话:电子信箱:

(010)51873421jiche@

责任编辑:王晓阳

封面设计:崔丽芳

责任校对:焦桂荣

责任印制:高春晓

出版发行:中国铁道出版社有限公司北京市西城区右安门西街号

(100054,8)

网址:

印刷:中煤北京印务有限公司

()

版次:年月第版年月第次印刷

202111202111

开本:印张字数千

787mm×1092mm1/16:11.5:272

书号:

ISBN978-7-113-27463-4

定价:元

120.00

版权所有侵权必究

凡购买铁道版图书如有印制质量问题请与本社读者服务部联系调换电话

,,。:(010)51873174

打击盗版举报电话

:(010)63549461

《和谐型交流传动机车技术丛书》

编委会

主任:申瑞源

副主任:张大勇吴国栋张启平王春山张新宁

委员:张启安王强王立杰黄成荣李群锋

宁友波李虎杜志辉王志张黎

王光春廖洪涛曲天威赵明元仲怀清

本书编写人员:杨守君王威孙小辰侯强唐伟

刘豁然江山邓纪辰隋锡征陈宇阳

于来洋吴国栋于德壮王肇凯曲云飞

李传龙周天翔姜慧龙刘玉雷

本书审核人员:闫志宏淡红升罗为东何平杨英杰

刘洪生李晓春慕元鹏刘文俊马帅

齐志刚李学明程育新冯竹

当今时代,中国铁路路网规模日新月异、铁路科技迅猛发展,铁路牵

引动力装备在短期内迅速实现了从直流传动到交流传动的转换,跨入了

世界机车技术的先进行列。中国铁路通过创新驱动,实现了铁路技术装

备的现代化,大批具有自主知识产权、牵引性能优良、节能环保的和谐型

交流传动机车的投用,快速扩充了路网的运输能力,缓解了铁路运输能

力严重不足的制约,满足了我国经济社会平稳快速发展对铁路运输的

要求。

《和谐型交流传动机车技术丛书》从机车总体、系统和部件的技术特

性、结构特征及技术参数等方面,对各型号和谐型交流传动机车进行了

全面系统的阐述。读者可通过该丛书了解和谐型交流传动机车功率大、

效率高的牵引特性,交流传动与微机网络控制特性,高黏着利用、防滑和

防空转特性,空气制动和动力制动特性,由完善的故障诊断和合理的检

修周期保证的可靠性,节能环保的经济性等。

该丛书技术性、专业性较强,对从事和谐型交流传动机车运用、检

修、维护、技术管理人员掌握相关知识、提高业务能力均有所帮助,还可

作为大专院校、科研院所及社会各界有关人员的技术参考书。

年月

20187

和谐型交流传动机车是当前中国铁路网内广泛应用的具有世界先

进技术水平的铁路运输牵引动力装备,是中国铁路技术装备现代化的典

型代表之一。和谐型交流传动机车是中国铁路总公司按照国务院《中长

期铁路网规划》和《铁路主要技术政策》确定的铁路技术装备现代化的战

略规划,坚持“自主创新与技术引进相结合”的基本原则,先是用了不到

5

年的时间,完成了我国铁路技术装备水平的快速提升,提高了运能与运

力;后又经过自主设计、自主创新,形成了系列化具有自主知识产权的世

界先进的铁路运输牵引动力装备。年,全路在用的和谐型交流传动

2018

机车已超过万台,占全路机车保有量以上,和谐型交流传动机车

150%

完成的货运工作量占全路机车完成的货运总工作量近,成为铁路运

80%

输牵引动力的绝对主力,机车技术装备的现代化,已在运输生产中结出

了丰硕的成果。

《和谐型交流传动机车技术丛书》对各型号机车的主要技术性能、结

构特征、技术参数以及机车使用维护等方面进行了介绍。内容全面丰富,

层次分明,条理清晰,技术性强,同时图文并茂、通俗易懂。《和谐型交流

传动机车技术丛书》的出版,将为广大铁路相关技术、管理人员和社会各

界提供适用的专业读本,也为相关技术业务培训提供了专业的参考

材料。

年月

20187

随着国民经济快速增长,中国铁路机车技术装备水平实现了质的飞跃,铁

路运输牵引动力实现了由直流传动向交流传动的更新换代,形成了较为完善

的和谐型交流传动机车谱系。和谐型交流传动机车是中国铁路在落实国家铁路

“十一五”发展规划和《中长期路网规划》以及国家发改委对铁路机车车辆装备现

代化提出的“引进先进技术,联合设计生产,打造中国品牌”总体要求,通过引进消

化吸收再创新,大胆实践、自主设计、自主创新和集成创新,形成了具有世界一流

技术水平的牵引动力装备。

目前,中国铁路和谐型交流传动机车型谱中包括电力和内燃两种动力类型,

涵盖不同功率等级,适用于干线客货运、小运转和调车、高原以及重载铁路运输要

求,展现了中国铁路牵引动力装备的特色。

年,和谐型交流传动机车保有量超过万台,占全路机车总保有量

2018150%

以上;和谐型交流传动机车完成的货运工作量占全路机车完成的货运总工作量约

,成为全国铁路客货运输牵引动力的主力,使我国铁路运输能力获得了极大

80%

提升。

为满足广大铁路机车运用、检修、维护和技术管理人员,设计制造、大专院校、

科研院所及社会各界的需求,中国铁路总公司机辆部组织成立了“和谐型交流传

动机车技术丛书”编委会,中国铁路总公司机辆部主任申瑞源同志任主任,中国铁

路总公司机辆部副主任张大勇、吴国栋、张启平、王春山,中国中车公司总工程师

张新宁等同志任副主任;张启安、王强、王立杰、黄成荣、李群锋、宁友波、李虎、

杜志辉、王志、张黎、王光春、廖洪涛、曲天威、赵明元、仲怀清等同志任委员,负责

该技术丛书的组稿、编辑及审定工作;中车株洲电力机车有限公司、大连机车车辆

有限公司、大同电力机车有限责任公司、戚墅堰机车有限公司等负责有关机型的

具体编写工作。

《和谐型交流传动机车技术丛书》对中国铁路各种型号的和谐型交流传动机

车,从机车技术特性、结构特征以及技术参数等方面进行了全面系统的介绍,专业

性和技术性强,学习和参考价值高。丛书是在长期从事铁路机车技术工作的工程

技术人员和老一辈铁路机辆人多年工作成果的基础上完成的,在此向他们表示衷

心的感谢。

Ⅰ

型电力机车

HXD3D

《型电力机车》是《和谐型交流传动机车技术丛书》系列之一。

HXD3D

型电力机车是中车大连机车有限公司研制的交流传动轴干线客运

HXD3D6

电力机车,采用轴式,持续功率,单轴功率,最高运行速

C0-C07200kW1200kW

度/,最大起动牵引力,最大再生制动力,能满足长距离区

160kmh420kN250kN

间、长大坡道的客运列车的运输需要。型电力机车自年起上线运行,

HXD3D2013

在干线列车牵引中发挥了重要作用。

《型电力机车》共计十二章,第一章“概述”介绍了机车的先进性设计和

HXD3D

机车主要技术参数;第二章“机车总体”介绍了机车总体技术参数、机车性能以及

设备布置;第三章“牵引电传动系统”介绍了牵引电路、牵引变压器、牵引变流器和

牵引电机;第四章“高压电器”介绍了受电弓、主断路器、高压接地开关、高压隔离

开关、高压电压互感器、高压电流互感器、接地电流互感器、避雷器和高压电缆总

成;第五章“辅助电气系统”介绍了辅助电路、辅助逆变器、辅助变压器、电源柜、蓄

电池柜、辅助机组、机车照明和辅助电器;第六章“通风、冷却系统”介绍了机车通

风方式和过滤除尘装置;第七章“微机网络控制系统”介绍了网络控制系

TCMS

统和机车控制电器;第八章“制动系统”介绍了风源系统、空气管路布置、制动机、

其他气动设备和基础制动;第九章“车体”介绍了主要结构参数及特点和牵引缓冲

装置及变形吸能元件;第十章“转向架”介绍了技术参数、工作原理和构造说明;第

十一章“车载安全监测设备”介绍了列车运行控制系统车载设备、系统和

6ACMD

系统;第十二章“机车使用与维护”介绍了机车操纵说明和机车的维护与检查。

本书还分别对第三章至第十章相关系统的典型故障及其分析和处理方法进行了

介绍。

希望丛书的出版能对从事和谐系列交流传动机车运用、检修、维护的专业人

员和技术管理人员掌握相关专业技术知识、提高业务能力,以及机车设计制造厂

家、大专院校、科研院所以及社会各界有关人员学习、授课有所帮助。

由于编者水平有限,难免有遗漏和错误之处,诚请读者批评指正。

《和谐型交流传动机车技术丛书》编委会

年月日

20181220

Ⅱ

1概述………………………

1

型电力机车先进性设计…………

1.1HXD3D1

主要技术特点……………

1.21

2机车总体………………………

3

概述…………………

2.13

技术参数…………………

2.23

机车性能…………………

2.34

设备布置…………………

2.45

3牵引电传动系统………………

11

概述…………………

3.111

牵引电路…………………

3.211

牵引变压器………………

3.314

牵引变流器………………

3.416

牵引电机…………………

3.520

典型故障分析及处理……………………

3.624

4高压电器………………………

25

概述…………………

4.125

受电弓…………………

4.225

真空主断路器和接地开关………………

4.330

高压隔离开关……………

4.436

高压电压互感器…………

4.539

高压电流互感器…………

4.640

接地电流互感器…………

4.741

避雷器…………………

4.842

高压电缆总成……………

4.943

典型故障分析及处理…………………

4.1047

5辅助电气系统…………………

49

概述…………………

5.149

Ⅰ

型电力机车

HXD3D

电路………………………

5.23AC380V49

列车供电电路……………

5.350

辅助加热装置电路………………………

5.451

控制电源电路……………

5.553

辅助变流器………………

5.654

电源柜…………………

5.756

蓄电池柜…………………

5.858

辅助机组…………………

5.959

机车照明………………

5.1064

辅助电器………………

5.1166

典型故障分析及处理…………………

5.1269

6通风、冷却系统………………

70

概述…………………

6.170

机车通风方式……………

6.270

过滤除尘装置……………

6.374

典型故障分析及处理……………………

6.475

7微机网络控制系统……………

76

系统概述…………………

7.176

系统通信网络……………

7.281

网络控制系统硬件………………………

7.383

机车控制电器……………

7.486

典型故障分析及处理……………………

7.591

8制动系统………………………

92

概述…………………

8.192

风源系统…………………

8.293

制动控制系统……………

8.399

辅助控制系统…………

8.4105

空气防滑装置…………

8.5109

基础制动装置…………

8.6112

典型故障分析及处理…………………

8.7114

9车体……………………

116

概述………………

9.1116

主要结构参数及特点…………………

9.2116

牵引缓冲装置及变形吸能元件………

9.3120

Ⅱ

目录

典型故障分析及处理…………………

9.4121

10转向架……………………

122

概述………………

10.1122

技术参数………………

10.2122

工作原理………………

10.3124

构造说明………………

10.4124

典型故障分析及处理…………………

10.5135

11车载安全监测设备…………

136

概述………………

11.1136

列车运行控制系统车载设备…………

11.2136

系统………………

11.36A145

系统……………

11.4CMD150

12机车使用与维护……………

153

机车操纵说明…………

12.1153

机车的维护与检查……………………

12.2155

油脂明细………………

12.3165

附录缩写表…………………

167

Ⅲ

1概述

型电力机车是年由中车大连机车车辆有限公司研制的公里速度等级交

HXD3D2012160

流传动客运电力机车机车采用轴式额定轮周牵引功率为轴重启动牵

,C0-C0,7200kW,21t,

引力为最高试验速度最高运行速度型电力机车外观

420kN,176km/h,160km/h。HXD3D

如图所示

1.1。

图型电力机车外观

1.1HXD3D

型电力机车先进性设计

1.1HXD3D

型电力机车采用集成化模块化设计运用了矢量控制技术采用下悬式安

HXD3D、,PWM,

装方式的一体化多绕组全去耦变压器具有高阻抗重量轻等特点并采用强迫导向油循环

(),、,

风冷技术它采用大功率异步牵引电机大容量牵引变压器单轴控制元件组成的水

。、、、IGBT

冷变流器微机网络控制系统轮盘制动独立通风冷却等技术

、、、。

主要技术特点

1.2

轴式为电传动系统为交直交传动采用水冷变流机组大转

(1)C0-C0,,IGBT,1250kW

矩异步牵引电动机具有启动持续牵引力大恒功率速度范围宽黏着性能好功率因数高等

,()、、、

1

型电力机车

HXD3D

特点

。

辅助电气系统采用组辅助变流器能分别提供变压变频和定压定频

(2)2,(VVVF)

两种模式的三相辅助电源对辅助机组进行分类供电该系统具有冗余功能一组辅

(CVCF),。,

助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电

。

采用微机网络控制系统实现了逻辑控制自诊断功能而且实现了机车的网络重联

(3),、,

功能

。

总体设计采用集成化模块化的设计理念机械间电气屏柜和各种辅助机组分功能斜

(4)、,

对称布置在中间走廊的两侧司机室结构设计和设备布置符合人机工程学要求和美学原理有

;,

利于机车司机操控

。

采用带有中梁的整体承载的框架式车体结构有利于提高车体的强度和刚度

(5)、,。

转向架牵引电机采用二三轴对置方式驱动系统采用轮对空心轴驱动刚性架悬承

(6)、;、;

载式齿轮箱牵引装置采用低位推挽牵引杆结构

;。

采用下悬式安装方式的一体化多绕组全去耦变压器具有高阻抗重量轻等特点并

(7)(),、,

采用强迫导向油循环风冷技术

。

采用顶盖夹层进风各系统独立通风冷却技术司机室和机械间的换气采用微正压

(8),。。

采用了集成化气路的空气制动系统具有自动制动单独制动紧急制动停放制动和

(9),、、、

空电联合制动功能基础制动采用轮盘制动方式

。。

采用了新型的空气干燥器有利于压缩空气的干燥减少制动系统阀件的故障率

(10),,。

2

2机车总体

概述

2.1

型交流传动客运电力机车是在型和型电力机车基础上研制的

HXD3DHXD3HXD3B

六轴干线客运电力机车机车采用矢量控制技术等最新技术的同时尽量

7200kW。PWM,

考虑对环境的保护减少维修工作量另外以能够在我国全境范围内运行为前提在满足环境

,。,,

温度在海拔高度在以下的条件的同时能实现两组机车重联控制运行

-40~+40℃,2500m,。

技术参数

2.2

2.2.1使用环境条件

机车在下列使用环境条件下应能按机车额定功率正常工作

:

海拔不超过

2500m

环境温度遮荫处

()-40~+40℃

月平均最大相对湿度该月月平均最低温度不低于

95%(25℃)

环境条件能承受风雨雪盐雾煤尘和偶有沙尘暴

:、、、、。

2.2.2机车主要技术参数

用途客运

电流值单相交流

25kV/50Hz

工作电压额定值

25kV

轨距

1435mm

轴式

C0-C0

机车总重+3%

126×(1-1%)t

轴重

21t

电传动方式交直交传动

——

持续功率

7200kW

持续制速度

80km/h

最高速度

160km/h

启动牵引力

420kN

持续牵引力半磨耗轮

()324kN

恒功率速度范围

80~160km/h

3

型电力机车

HXD3D

电制动方式再生制动

电制动功率

7200kW(103.7~120km/h)

最大电制动力

250kN(15~103.7km/h)

机车前后车钩中心距

、22989mm

机车全轴距

16720mm

转向架固定轴距

2350mm+2000mm

车轮直径新轮

1250mm()

受电弓落下时滑板顶面距轨面高度

,≤4770mm

受电弓滑板距轨面的工作范围

5200~6500mm

车钩中心线距轨面高度新轮

()880mm±10mm

排障器距轨面高度+10

1100mm

机车性能

2.3

2.3.1牵引特性

机车牵引特性控制曲线如图所示

2.1。

图机车牵引特性控制曲线

2.1

2.3.2制动特性

机车制动特性控制曲线如图所示

2.2。

4

机车